DE60301065T2 - METHOD AND DEVICE FOR APPLYING ADDITIVES TO A NONWOVEN FABRIC AND NONWOVEN MATERIAL - Google Patents
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Abstract
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Technisches GebietTechnical area
Diese Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von Faserprodukten und insbesondere auf Verfahren und Vorrichtungen zum Auftragen von Additiven auf Faserelemente während deren Erzeugung, und auf die so erzeugten Produkte.These The invention relates to the production of fiber products and in particular to methods and apparatus for applying additives on fiber elements during their production, and on the products thus produced.
Erörterung des Standes der TechnikDiscussion of the Prior Art
Für die Erzeugung von Produkten aus Polymerfasern sind verschiedene Techniken vom Stand der Technik bekannt. Die Polymerfasern selbst können durch mehrere übliche Techniken erzeugt werden, die oftmals durch die Art des Polymers und/oder die gewünschten Eigenschaften und Anwendungen der entstehenden Fasern diktiert werden. Zu solchen Verfahren gehören herkömmliche Schmelzspinnprozesse, bei denen geschmolzenes Polymer unter Druck zu einem Spinnkopf gepumpt und aus Spinndüsenöffnungen extrudiert wird, wobei es eine Vielzahl kontinuierlicher Fasern bildet. Schmelzspinnen steht nur für Polymere zur Verfügung, deren Schmelzpunkttemperatur niedriger ist als ihre Zersetzungstemperatur, wie z. B. Nylon, Polypropylen und Ähnliches, wodurch das Polymermaterial geschmolzen und zu Faserform extrudiert werden kann, ohne sich zu zersetzen. Andere Polymere wie z. B. Acryle können nicht ohne Schwärzung und Zersetzung geschmolzen werden. Solche Polymere können in einem geeigneten Lösungsmittel (z. B. Acetat in Aceton) aus typischerweise 20% Polymer und 80% Lösungsmittel gelöst werden. Um die Polymerfasern fest werden zu lassen, wird bei einem Nassspinnprozess die Lösung bei Raumtemperatur durch die Spinndüse gepumpt, die in ein Bad mit einer Flüssigkeit (z. B. Wasser) eingetaucht ist, in dem das Lösungsmittel löslich ist. Es ist auch möglich, die Fasern anstatt in ein Flüssigkeitsbad in heiße Luft hinein trockenzuspinnen, um das Lösungsmittel zu verdunsten und eine gerinnende Haut zu bilden. Andere übliche Spinntechniken sind hinreichend bekannt und bilden keinen entscheidenden Teil der vorliegenden erfinderischen Ideen.For the generation of polymer fiber products are various techniques of Known in the art. The polymer fibers themselves can by several usual ones Techniques are often generated by the nature of the polymer and / or the desired ones Properties and applications of the resulting fibers are dictated. Such methods include conventional Melt spinning processes in which molten polymer under pressure is pumped to a spinning head and extruded from spinneret orifices, wherein it forms a variety of continuous fibers. Melt spinning stands only for Polymers available, whose melting point temperature is lower than its decomposition temperature, such as As nylon, polypropylene and the like, whereby the polymer material melted and extruded into fibrous form, without getting too decompose. Other polymers such. B. Acrylics can not without blackening and Decomposition to be melted. Such polymers can be in a suitable solvent (eg acetate in acetone) typically 20% polymer and 80% solvent solved become. In order to solidify the polymer fibers, is at a Wet spinning process the solution pumped through the spinneret at room temperature into a bath with a liquid (eg, water) in which the solvent is soluble. It is also possible, the fibers instead of a liquid bath in hot Air dry to evaporate the solvent and to form a clotting skin. Other common spinning techniques are sufficiently well-known and form no decisive part of the present inventive ideas.
Nach dem Spinnen werden die Fasern gemeinsam verfeinert, indem sie mit einer Geschwindigkeit aus der Spinnvorrichtung abgezogen werden, die höher ist als die Extrusionsgeschwindigkeit, wodurch feinere Fasern erzeugt werden. Die Fasern können verfeinert werden, indem sie auf Quetschwalzen, die sich mit einer die Extrusionsrate überschreitenden Geschwindigkeit drehen, oder zwischen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehenden Quetschwalzen aufgenommen werden. Je nach Art des Polymers kann Ziehen der Fasern sie auf diese Weise kristalliner und dadurch fester machen.To In spinning, the fibers are refined together by using be deducted from a speed of the spinning device, the is higher as the extrusion speed, producing finer fibers become. The fibers can be refined by squeezing rollers, which are with a exceed the extrusion rate Turn speed, or between yourself with different Speeds rotating nippers are added. ever in the manner of the polymer, pulling the fibers can make them that way more crystalline and therefore firmer.
Eine Verfeinerung kann auch bewirkt werden, indem die Fasern beim ihrem Heraustreten aus den Spinndüsenöffnungen mit einem Fluid wie z. B. Luft hoher Geschwindigkeit kontaktiert werden, um sie zu feinen Fasern zu ziehen, die gewöhnlich als eine verwirrte Faserbahn auf einer sich kontinuierlich bewegenden Oberfläche wie z. B. einem Fließband oder einer Trommeloberfläche zur nachfolgenden Verarbeitung gesammelt werden. Dieser als "Schmelzblasen" bekannte Prozess ist wegen seiner Fähigkeit, die Fasern zu verfeinern, während sie noch geschmolzen sind, bei der Erzeugung vieler Produkte von besonderer kommerzieller Bedeutung.A Refinement can also be effected by placing the fibers at their Emerging from the spinneret orifices with a fluid such. B. contacted high-speed air to pull them to fine fibers, usually as one tangled fiber web on a continuously moving surface like z. B. a production line or a drum surface collected for subsequent processing. This process known as "meltblowing" is because of his ability to refine the fibers while they are still melted in the production of many products of of special commercial importance.
Polymerfasern können aus einem einzigen Polymer oder aus mehreren Polymerkomponenten geformt werden. Einen Kern aus einem Polymer und eine Beschichtung oder einen Mantel aus einem anderen Polymer aufweisende Zweikomponentenfasern sind z. B. für viele Anwendungen besonders wünschenswert, weil das Kernmaterial relativ kostengünstig sein kann und der Faser Masse und Festigkeit verleiht, während eine relativ dünne Beschichtung aus einem kostspieligeren oder weniger robusten Mantelmaterial der Faser einzigartige Eigenschaften verleihen kann.polymer fibers can formed from a single polymer or from multiple polymer components become. A core of a polymer and a coating or a sheath of a different polymer having bicomponent fibers are z. For example many applications are particularly desirable because the core material can be relatively inexpensive and the fiber Gives mass and strength while a relatively thin one Coating of a more expensive or less robust jacket material can impart unique properties to the fiber.
Ein- oder Mehrkomponentenfasern können auch in verschiedenen Formen extrudiert werden wie z. B. kreisförmig, mehrlappig oder ähnlich. Außerdem kann eine Faserbahn mit gemischten Eigenschaften gleichzeitig aus derselben Vorrichtung extrudiert werden, wie z. B. im gemeinsam abgetretenen US-Patent Nr. 6,103,181 (das Patent '181) zu sehen ist, dessen Gegenstand in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen wird.One- or multi-component fibers may also be extruded in various forms such. B. circular, mehrlappig or similar. In addition, can a fibrous web having mixed properties simultaneously therefrom Device are extruded, such. B. in the jointly assigned US Pat. No. 6,103,181 (the '181 patent), the subject of the same taken in its entirety herein.
Unabhängig von der Weise, auf die die Fasern geformt werden, können sie zu einer Tuchform gesammelt werden, die gefaltet werden kann, um den Oberflächenbereich insbesondere für bestimmte Filteranwendungen zu vergrößern. Alternativ kann eine Faserbahn zusammengerafft und durch eine Reihe Formstationen wie z. B. Dampfbehandlungs- und Kühlstationen geführt werden, die die Fasern an ihren Kontaktpunkten verbinden können, um ein ununterbrochenes stabartiges poröses Element zu bilden, das einen gewundenen Weg zum Durchgang eines fluiden Materials formt.Independent of The way in which the fibers are formed can be made into a cloth form which can be folded to the surface area especially for certain filter applications to enlarge. alternative a fibrous web can be gathered together and through a series of forming stations such as B. steam treatment and cooling stations are performed, which can connect the fibers at their contact points to to form a continuous rod-like porous element that forms a tortuous path to the passage of a fluid material.
Die aus Fasermaterialien erzeugten Produkte haben viele Anwendungen z. B. als Filterelemente zur Verwendung in verschiedenen kommerziellen und industriellen Umgebungen wie etwa Tabakrauch-Filterelementen, Koaleszenzfiltern und sogar Schwebstoff-(HEPA-)Filtern, die auch als Wärme- und Feuchtigkeitstauscher zur Verwendung in einem künstlichen Luftweg eines wie im gemeinsam abgetretenen US-Patent Nr. 6,330,833 (das Patent '833) beschriebenen Beatmungsapparats, dessen Gegenstand in seiner Gesamtheit ebenfalls hierin aufgenommen wird. Wegen ihrer starken Kapillarwirkung wirken poröse Faserprodukte auch effektiv bei der Erzeugung einfacher Dochte zum Übertragen von Flüssigkeiten von einem Ort zu einem anderen wie bei der Erzeugung von Faserschreibspitzen, die in bestimmten Markier- und Schreibinstrumenten zu finden sind. Außerdem finden diese Elemente in verschiedenen medizinischen Anwendungen Verwendung, z. B. zum Transportieren einer Körperflüssigkeit durch Kapillarwirkung zu einem Testort in einem Diagnosegerät. Andere Anwendungen von Faserprodukten sind Absorptionsbehälter, Produkte, die zur Aufnahme und einfach zum Speichern von Flüssigkeit ausgeführt sind, wie eine Windel oder eine Inkontinenzeinlage. Absorptionsbehälter sind auch für medizinische Anwendungen nützlich. Eine Lage oder ein Kissen aus einem solchen Material kann z. B. in einem Enzymimmunoassay-Testgerät verwendet werden. Bei diesem wird eine Körperflüssigkeit durch die feinen Poren einer dünnen Membran gesaugt, die z. B. mit monoklonalen Antikörpern beschichtet ist, die mit Antigenen in der durch die Membran gezogene Körperflüssigkeit in Wechselwirkung treten, und dann im Absorptionsbehälter gehalten.The products produced from fiber materials have many applications, for. B. as filter elements for use in various commercial and industrial environments such as tobacco smoke filter elements, coalescence filters and even suspended matter (HEPA) filters, which are also used as a heat and moisture exchanger for use in an artificial airway as in co United States Patent No. 6,330,833 (the '833 patent), the subject matter of which is also incorporated herein by reference in its entirety. Because of their strong capillary action, porous fiber products also function effectively in creating simple wicks for transferring liquids from one location to another, such as in the generation of fiber writing tips found in certain marking and writing instruments. In addition, these elements find use in various medical applications, e.g. B. for transporting a body fluid by capillary action to a test location in a diagnostic device. Other applications of fiber products are absorption containers, products designed to contain and simply store liquid, such as a diaper or incontinence pad. Absorption containers are also useful for medical applications. A layer or cushion of such a material may, for. B. be used in an enzyme immunoassay tester. In this, a body fluid is sucked through the fine pores of a thin membrane, the z. B. coated with monoclonal antibodies that interact with antigens in the body fluid pulled through the membrane, and then held in the absorption container.
Unter den verschiedenen aus Fasermaterialien erzeugten Produkten von besonderem kommerziellen Interesse sind hochporöse Tintenvorratsbehälterelemente, die in Markier- und Schreibinstrumenten verwendet werden, wobei die Vorratsbehälter Tinte mit verschiedenen Formulierungen aufzunehmen und dieselbe kontrollierbar abzugeben vermögen. Solche Elemente sind z. B. aus einem zu einer stabähnlich geformten Einheit zusammengepressten Faserbündel mit längs angeordneten Kapillarkanälen geformt worden, die sich durch die Fasern erstrecken und die dazu dienen, die Tinte zu halten und sie mit der erforderlichen Rate abzugeben. Lange Zeit bestand das für die Erzeugung solcher Tintenvorratsbehälter allgemein verwendete Material aus Fasern aus plastifiziertem Zelluloseacetat. Es war in der Vergangenheit auch das bevorzugte Material für Tabakrauchfilter und andere derartige Produkte, und es konnte ohne weiteres mittels Wärme zu einem einheitlichen Körper verbunden werden, der mit vielen gleichzeitig verwendeten Tintenformulierungen kompatibel war.Under the various products made of fiber materials of particular commercial interest are highly porous ink reservoir elements, used in marking and writing instruments, wherein the reservoir Ink with different formulations and the same able to deliver controllably. Such elements are z. B. from one to a rod-shaped Unit compressed fiber bundles formed with longitudinally arranged capillary channels which extend through the fibers and which serve to hold the ink and deliver it at the required rate. For a long time that was for the generation of such ink reservoir generally used material from fibers of plasticized cellulose acetate. It was in the past also the preferred material for tobacco smoke filters and other such products, and it could easily by means of Heat too a single body associated with many simultaneously used ink formulations was compatible.
Im Laufe der Jahre sind Tintenformulierungen entwickelt worden, die mit Zelluloseacetat nicht kompatibel sind und dazu neigen, es abzubauen. Folglich ersetzten verschiedene thermoplastische Fasern, insbesondere Feintiter-Polyesterfasern, das Zelluloseacetat als das bevorzugte Polymer in der Herstellung von Tintenvorratsbehälterelementen für Wegwerfschreib- und -markierinstrumente. Bemühungen, Polyesterfasern mittels Wärme unter Abwesenheit von Zusatzklebstoffen miteinander zu verbinden, waren nicht besonders erfolgreich. Wegen des schmalen Erweichungspunkts kristalliner Polyesterpolymere ist es praktisch nicht möglich gewesen, gezogene Polyesterfasern wie z. B. Kabel mittels Wärme zu verbinden. Nicht gezogene oder amorphe Polyesterfasern sind mittels Wärme verbindbar, erzeugen aber ein unbrauchbares Produkt, das während der Verarbeitung übermäßig schrumpft. Außerdem mangelt es solchen Materialien in der Gegenwart handelsüblicher Tinten bei der zum Lagern von Schreibinstrumenten erforderlichen Temperatur an Stabilität. Folglich wurden für einige Zeit Polyesterfaser-Tintenvorratsbehälterelemente kommerziell in der Form eines unverbundenen Faserbündels erzeugt, das mittels einer Folienumhüllung in einer stabförmigen Einheit zusammengepresst und zusammengehalten wurde. Je nach der Ausführung des Schreibinstruments, in das solche Vorratsbehälter eingebracht wurden, konnten sie ein Kunststoff-Entlüftungsrohr mit kleinem Durchmesser aufweisen, das zwischen dem Faserbündel und der Umhüllung angeordnet war, um erforderlichenfalls als Entlüftungskanal zu dienen.in the Over the years, ink formulations have been developed which are incompatible with cellulose acetate and tend to degrade it. consequently replaced various thermoplastic fibers, especially fine polyester fibers, the cellulose acetate as the preferred polymer in the preparation of ink reservoir elements for disposable writing and marking instruments. efforts Polyester fibers by means of heat in the absence of additional adhesives, were not very successful. Because of the narrow softening point crystalline polyester polymers, it has not been practically possible drawn polyester fibers such. B. to connect cables by means of heat. Undrawn or amorphous polyester fibers are heat-bondable, but produce a useless product that shrinks excessively during processing. There is also a lack It is such materials in the presence of commercial inks at the Storing writing instruments required temperature stability. consequently were for some time polyester fiber ink reservoir elements produced commercially in the form of an unbonded fiber bundle, that by means of a film wrapping in a rod-shaped Unit was squeezed together and held together. Depending on the Execution of the Schreibinstruments, in which such reservoirs were introduced, could she a plastic vent pipe having a small diameter, that between the fiber bundle and the serving was arranged, if necessary, to serve as a vent channel.
Wurden solche folienumhüllten Polyesterfaser-Tintenvorratsbehälterelemente mit parallelen Endlosfilamentfasern hergestellt, hatten sie ein hinreichendes Tintenhaltevermögen und hinreichende Tintenabgabeeigenschaften zur Verwendung mit bestimmten Typen von Markier- oder Schreibinstrumenten, in erster Linie denjenigen, die Faserspitzen oder -schreibspitzen verwenden. Doch bei den neueren Entwicklungen von Schreibku gel-Schreibinstrumenten, die eine schnellere Tintenabgabe oder ein "nasseres" System erfordern, sind solche Vorratsbehälterelemente kommerziell inakzeptabel. Versuche, die Tintenabgaberate durch Verringerung der Faserdichte und/oder Änderung der Fasergröße zu erhöhen, waren begrenzt erfolgreich, weil (1) die Abgabe vom Anfang bis zum Ende nicht gleichmäßig war, (2) die verringerte Faserdichte das Tintenhaltevermögen des Vorratsbehälters verringerte, (3) das Polyesterkabel mit geringerer Dichte einen sehr weichen "Stab" bildete, der in der kommerziellen automatischen Hochgeschwindigkeits-Proudktionsausrüstung schwer zu handhaben war, und (4) die Tinte oft so schwach gehalten wurde, dass "Lecks" auftraten, wenn solche Vorratsbehälter enthaltende Schreibinstrumente fallen gelassen wurden.were such foil wrapped Polyester fiber ink reservoir elements made with parallel continuous filament fibers, they had one sufficient ink retention capacity and adequate ink delivery properties for use with certain Types of marking or writing instruments, primarily those use the fiber tips or writing tips. But with the newer developments from Schreibku gel writing instruments, the faster ink delivery or require a "wet" system, are such reservoir elements commercially unacceptable. Try to reduce the ink delivery rate by reducing the fiber density and / or change the fiber size were increasing limited successful because (1) the levy from beginning to end was not uniform, (2) the reduced fiber density the ink holding capacity of the reservoir decreased, (3) the lower density polyester cable one very soft "bar" made in Heavy commercial high speed commercial production equipment and (4) the ink was often kept so weak that "leaks" occurred when such storage containers containing writing instruments were dropped.
Zur Überwindung solcher "Lecks" ist ein Polyesterspinnband mit Zufallsfasern verwendet worden, das die Tinte bei niedrigeren Dichten besser hält. Die Polyester-Tintenvorratsbehälterelemente des Spinnbandtyps neigen jedoch immer noch zu unerwünschter Weichheit und sind häufig mit dem Nachteil inakzeptabler Gewichtsschwankungen behaftet, die die Kontrolle des Tintenflusses zu einem Rollenmarkierer erschweren. Es wurde festgestellt, dass Formen des Vorratsbehälters aus zufällig gelegten Stapelfasern statt aus parallelen Endlosfilamentfasern die Tintenabgabeeigenschaften von Vorratsbehältern mit kurzer Länge verbessern, aber bei der für hinreichendes Tintenhaltevermögen erforderlichen längeren Länge fehlt dieser Konstruktion die Kapillarität, um effektiv zu funktionieren.To overcome such "leaks", a random fiber polyester staple ribbon has been used which better maintains the ink at lower densities. However, the spunbond-type polyester ink reservoir elements still tend to have undesirable softness and are often subject to the disadvantage of unacceptable weight variations that make it difficult to control ink flow to a roll marker. It was determined, that shapes of random staple fiber storage rather than parallel continuous filament fibers improve the ink delivery characteristics of short length reservoirs, but with the longer length required for adequate ink holding capacity, this construction lacks capillarity to function effectively.
Einige dieser Probleme im Stand der Technik wurden durch die Techniken im gemeinsam abgetretenen US-Patent Nr. 4,286,005 (das Patent '005) überwunden, dessen Gegenstand in seiner Gesamtheit ebenfalls hierin aufgenommen wird. Der Tintenvorratsbehälter des Patents '005 liefert eine Kombination von Tintenhaltevermögen und Tintenabgabeeigenschaften, die bei verschie denen Typen von Markier- oder Schreibinstrumenten einschließlich Rollenmarkierer und Kunststoffschreibspitzen nützlich sind. Solche Tintenvorratsbehälter werden aus kohärenten Tüchern aus flexiblen thermoplastischen Fasermaterialien geformt, die eine Vernetzung von zufällig angeordneten stark vereinzelten Endlosfilament-Verbindungspunkten aufweisen. In diese Vernetzung sind eine Vielzahl sich längs erstreckender paralleler Rillen geprägt worden und sie ist zu einem maßstabilen stabförmigen Körper, dessen Längsachse parallel zu den geprägten Rillen verläuft, geformt oder gepresst worden. Obwohl der Tintenvorratsbehälter des Patentes '005 viele Probleme bei Produkten gemäß dem Stand der Technik überwand, erforderte er leider die Verwendung relativ teurer Materialien mit einer komplexen Form und aus diesem Grund hat er begrenzte kommerzielle Akzeptanz erfahren.Some These problems in the prior art have been overcome by the techniques in commonly assigned US Pat. No. 4,286,005 (the '005 patent), the subject matter of which is also incorporated herein in its entirety becomes. The ink reservoir of the '005 patent provides a combination of ink retention and ink delivery properties in different types of marking or writing instruments including roller markers and plastic writing tips useful are. Such ink reservoir become coherent towels formed from flexible thermoplastic fiber materials, the one Networking by chance arranged highly isolated continuous filament connection points exhibit. In this network are a plurality of longitudinally extending parallel Grooves shaped has been and is a dimensionally stable rod-shaped Body, its longitudinal axis parallel to the embossed Grooves, molded or pressed. Although the ink reservoir of the Patentes' 005 many Problems with products according to the state the technique overcame, Unfortunately, he required the use of relatively expensive materials a complex form and for this reason he has limited commercial Experience acceptance.
Kommerziell akzeptablere Polyester-Tintenvorratsbehälter sind durch den Prozess hergestellt worden, der im gemeinsam abgetretenen US-Patent Nr. 4,729,808 (das Patent '808) beschriebenen ist, dessen Gegenstand in seiner Gesamtheit ebenfalls hierin aufgenommen wird. Dieser Prozess verwendet ein oft als "Falschdraht-Stretchgarn" bezeichnetes Rohmaterial-Stretchgarn, das ungewöhnliche Eigenschaften, darunter die Fähigkeit, sich zu dehnen und zu kräuseln oder zu zwirnen, aufweist. Das Produkt und der Prozess des Patents '808 haben im Wesentlichen alle oben erwähnten Probleme beim Stand der Technik größtenteils überwunden und somit eine bemerkenswerte Akzeptanz in den Markier- und Schreibinstrumenten erreicht. Falschdrahtgarn erfordert jedoch die Verwendung von schmelzgesponnenen Fasern, die im Allgemeinen einen durchschnittlichen Durchmesser von über 2 Denier pro Filament (dpf) oder ungefähr 12 Mikron aufweisen. Obwohl größere Fasern bei einigen nasseren Systemen brauchbar sind, ist der Zwischenraum zum Halten der Tinte und daher das Fassungsvermögen im Vorratsbehälter kleiner, weil größere Fasern mehr Volumen einnehmen. Eine kleine Fasergröße, weniger als ungefähr 12 Mikron, die mit Falschdrahtgarn nicht erreichbar ist, liefert einen bessren Abgabedruck, ohne das Fassungsvermögen zu verringern. Ein Lecks minimierender höherer Abgabedruck, ein besonderes Problem bei einigen Tintenzusammensetzungen mit sehr niedriger Oberflächenspannung, lässt sich mit Falschdrahtgarn schwer verwirklichen. Eine Erhöhung der Dichte zur Verbesserung von Lecks verringert das Fassungsvermögen weiter.Commercially More acceptable polyester ink reservoirs are through the process manufactured in commonly assigned US Pat. 4,729,808 (the '808 patent) described in its entirety also herein is recorded. This process uses a raw material stretch yarn, often referred to as "false-twist yarn," the unusual Properties, including the ability to to stretch and curl or to twist. The product and process of the '808 patent essentially have all mentioned above Problems in the prior art largely overcome and thus a remarkable Acceptance in the marking and writing instruments achieved. false- however, requires the use of melt spun fibers which generally an average diameter of over 2 denier per filament (dpf) or approximately 12 microns. Although larger fibers useful in some wet systems is the gap to hold the ink and therefore the capacity in the reservoir smaller, because bigger fibers take up more volume. A small fiber size, less than about 12 microns, which is unreachable with false twist yarn provides a better Dispensing pressure without reducing the capacity. A leaks minimizing higher Delivery pressure, a particular problem with some ink compositions with very low surface tension, let yourself difficult to realize with false twisted yarn. An increase in the Density to improve leaks further reduces the capacity.
Wie erwähnt sind Polyester wie z. B. Polyethylenterephthalat wegen ihrer Kompatibilität mit vielen gegenwärtig verwendeten Tintenformulierungen bei der Erzeugung von Tintenvorratsbehälterelementen einzigartig effektiv. Im Vergleich zu anderen Polymermaterialien sind sie jedoch kostspielig. Aus diesem Grund wurde ein Prozess entwickelt, um die für die Erzeugung eines Tintenvorratsbehälters mit einem annehmbaren Tintenhaltevermögen erforderliche Menge Polyethylenterephthalat zu minimieren, während die Tinte in einem Markier- oder Schreibinstrument kontrolliert abgegeben werden kann, indem Zweikomponentenfasern bereitgestellt werden, die einen wesentlichen Anteil des Polyethylenterephthalats durch einen kostengünstigeren Polymerkern mit einem höheren Schmelzpunkt ersetzen, wie z. B. Polypropylen- oder Polybutylenterephthalat. Solche Techniken sind im gemeinsam abgetretenen US-Patent Nr. 5,607,766 (dem Patent '766) beschrieben, dessen Gegenstand in seiner Gesamtheit ebenfalls hierin aufgenommen wird. Das Patent '766 beschreibt Techniken, die bei sorgfältiger Auswahl der Verarbeitungsparameter und Materialien Extrudieren eines vollständigen Mantels aus Polyethylenterephthalat über einem weniger kostspieligen Thermoplastkernmaterial ermöglichen, um Zweikomponentenfasern zu erzeugen, die sich leicht zu hocheffizienten kostengünstigen Tintenvorratsbehälterelementen verarbeiten lassen.As mentioned are polyesters such. As polyethylene terephthalate because of their compatibility with many currently used ink formulations in the generation of ink reservoir elements uniquely effective. Compared to other polymer materials but they are expensive. That's why it became a process designed for the Generation of an ink reservoir The amount of polyethylene terephthalate required with acceptable ink holding capacity to minimize while controls the ink in a marking or writing instrument can be delivered by providing bicomponent fibers which are a substantial proportion of the polyethylene terephthalate through a more cost-effective Polymer core with a higher Replace melting point, such as For example, polypropylene or polybutylene terephthalate. Such techniques are described in commonly assigned U.S. Patent No. 5,607,766 (the '766 patent) described in its entirety also herein is recorded. The '766 patent describes techniques that involve careful selection of processing parameters and Materials Extruding a Complete Coat of Polyethylene Terephthalate Over One allow less expensive thermoplastic core material, to produce bicomponent fibers that are easy to highly efficient inexpensive Ink reservoir elements process.
Die Zweikomponentenfasern des Patents '766 erweisen sich auch als nützlich bei der Erzeugung vieler anderer kommerziell wichtiger Produkte wie z. B. Hochtemperatur-Filtrierelemente, die ermöglicht werden wegen des relativ hohen Schmelzpunkts des Polyesters sowie der porösen Stäbe mit hohem Filtriervermögen, die verschlungene Zwischenwege begrenzen, die zum Einfangen feiner Materialteilchen wirksam sind, wenn ein Gas oder eine Flüssigkeit dort hindurch geleitet wird, einschließlich Elemente, die annehmbare Eigenschaften bezüglich Härte, Druckabfall und Zugwiderstand während der Filtrierung zur Verwendung in Tabakrauchfilterelementen aufweisen. Die Produkte des Patents '766 haben auch als einfache Dochte wie in der Erzeugung von Faserschreibspitzen für Markier- oder Schreibinstrumente, verschiedener Anwendungen, Absorptionsvorratsbehältern und Ähnlichem Anwendung gefunden.The Two-component fibers of the '766 patent also prove useful the production of many other commercially important products such as z. B. high-temperature filtration elements, which are made possible because of the relative high melting point of the polyester and the porous rods with high filterability, the limit interleaved intervening paths, which capture fine particles of material are effective when a gas or liquid passed through it will, including Elements that have acceptable properties in terms of hardness, pressure drop and draw resistance during the Have filtration for use in tobacco smoke filter elements. The products of the '766 patent also have as simple wicks as in the generation of fiber writing tips for marking or Writing instruments, various applications, absorption storage containers and the like Application found.
Die bevorzugte Technik zum Bilden der Zweikomponentenfasern des Patents '766 und schließlich zum Bilden feiner Einkomponenten- und Mehrkomponenten-Fasermaterialien, die aus anderen polymerischen Bestandteilen gebildet werden, ist Schmelzblasen, d. h. die Verwendung eines eine hohe Geschwindigkeit und niedrigen Druck aufweisenden Gasstroms am Ausgang einer Faserextrusionsdüse, um die Fasern zu verfeinern oder zu verdünnen, während sie sich in ihrem geschmolzenen Zustand befinden. Siehe z. B. die US-Patente Nr. 3,595,245, 3,615,995 und 3,972,759 (die Patente '245, '995 bzw. '759), deren Gegenstände in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen werden, bezüglich einer umfassenden Erläuterung der Schmelzblasverarbeitung. Schmelzblasen von Fasermaterialien kann eine Bahn oder ein Vorgarn erzeugen, bei der bzw. dem die Fasern im Durchschnitt einen Durchmesser von ungefähr 12 Mikron oder weniger bis herunter zu 5 und sogar 1 Mikron haben. Solche feinen schmelzgeblasenen Fasern haben erhebliche Vorteile bei den meisten oben erwähnten Anwendungen. Bei Verwendung in der Erzeugung von Tintenvorratsbehältern erzeugen die Fasern mit kleinem Durchmesser z. B. einen großen Oberflächenbereich und ein höheres Haltevermögen im Vergleich zur Verwendung von durch andere Techniken hergestellten Fasern mit größerem Durchmesser, und sie bieten bei Verwendung in der Erzeugung von Filterelementen eine höhere Filtrationseffizienz, indem sie den Oberflächenbereich für das gleiche Polymergewicht vergrößern.The preferred technique for forming the bicomponent fibers of the '766 patent, and finally To form fine one-component and multicomponent fiber materials formed from other polymeric constituents is meltblowing, that is, the use of a high velocity and low pressure gas stream at the exit of a fiber extrusion die to refine or dilute the fibers as they move are in their molten state. See, for example, See, for example, U.S. Patent Nos. 3,595,245, 3,615,995, and 3,972,759 (the '245,' 995, and '759 patents, respectively), the entirety of which are incorporated herein by reference, for a comprehensive explanation of meltblown processing. Meltblowing of fibrous materials can produce a web or roving in which the fibers have, on average, a diameter of from about 12 microns or less down to 5 and even 1 micron. Such fine meltblown fibers have significant advantages in most of the applications mentioned above. When used in the production of ink reservoirs, the small diameter fibers produce e.g. For example, they have a high surface area and holding power compared to larger diameter fibers made by other techniques and, when used in the formation of filter elements, provide a higher filtration efficiency by increasing the surface area for the same polymer weight.
In vielen Fällen erfordern die oben beschriebenen Faserprodukte den Einschluss eines Additivs in die Faserbahn während der Herstellung oder sie werden durch diesen Einschluss verbessert. In einigen Fällen kann das Massenadditiv einfach vor dem Extrudieren der Polymerschmelze zugesetzt werden. Für viele Anwendungen ist dieser Ansatz jedoch unmöglich oder ineffizient. Alternativ ist es möglich, flüssige Oberflächenbehandlungen des Fasermaterials während der Herstellung lokal vorzunehmen, wie z. B. durch Tränken des Fasermaterials in stark verdünnten Lösungen des Additivs in dem Versuch sicherzustellen, dass in der gesamten Faserstruktur ausreichendes Additivmaterial eingeschlossen wird. Die vorliegende Erfindung betrifft diese Verfahren.In many cases For example, the fiber products described above require the inclusion of a Additive in the fiber web during production or they are improved by this inclusion. In some cases For example, the bulk additive may simply be prior to extruding the polymer melt be added. For However, many applications make this approach impossible or inefficient. alternative Is it possible, liquid surface treatments of the fiber material during make the production locally, such. B. by soaking the Fiber material in highly diluted solutions of the additive in an attempt to ensure that throughout Fiber structure is included sufficient additive material. The The present invention relates to these methods.
Bei der Erzeugung poröser Elemente aus Zelluloseacetat ist z. B. die Hinzufügung eines Weichmachers erforderlich, um die Fasern während der Herstellung durch Dampf verbindbar zu machen. Andere Verbindungsstoffe werden gewöhnlich zu einer Faserbahn hinzugefügt, um Verbindungen zwischen den Fasern an ihren Kontaktpunkten zu bilden. Außerdem werden rauchmodifizierende oder geschmackmodifizierende Additive wie z. B. Menthol vorteilhafterweise während der Erzeugung in den Körper eines Tabakrauchfilters eingeschlossen. Die Hinzufügung ausgewählter Tenside in einer bestimmten Konzentration zu einem als ein Tintenvorratsbehälter für Markier- und Schreibinstrumente zu verwendenden Fasermittel modifiziert die Oberflächeneigenschaften der Fasern, um die Absorptionsfähigkeit und/oder Kompatibilität mit bestimmten Tintenformulierungen zu verbessern.at the generation of porous Elements of cellulose acetate is z. B. the addition of a plasticizer required to use the fibers during the To make production connectable by steam. Other compounds become ordinary added to a fibrous web, to form connections between the fibers at their points of contact. In addition, will smoke-modifying or taste-modifying additives such. As menthol advantageously during generation in the body a tobacco smoke filter included. The addition of selected surfactants in a certain concentration to one as an ink reservoir for marking and writing instruments to be used fiber agent modifies the surface properties the fibers to the absorption capacity and / or compatibility to improve with certain ink formulations.
Wie erwähnt, können in verschiedenen medizinischen Anwendungen verwendete Dochtmaterialien mit Lösungen aktiver Inhaltsstoffe wie z. B. monoklonaler Antikörper behandelt werden, um mit dort hindurch geleiteten Materialien in Wechselwirkung zu treten. Ferner können farbverändernde Additive eingeschlossen werden, um das Vorhandensein bestimmter Bestandteile in solchen Materialien zu identifizieren.As mentioned, can Wick materials used in various medical applications with solutions active ingredients such. B. treated monoclonal antibody to interact with materials passed therethrough to step. Furthermore, can color-changing Additives are included to determine the presence of certain Identify ingredients in such materials.
Ein antibakterielles Additiv kann zu einem Faserelement hinzugefügt werden, um Probleme mit Schimmel zu minimieren, ein aktives Testmaterial kann zu einem Fasermaterial mit geringer Dichte und einem Polyethylenmantel/Polypropylenkern, das bei der Erzeugung eines Schwangerschaftstestdochts verwendet wird, hinzugefügt werden, und ein flüchtiges Medikament kann in einen Faserwärme- und -feuchtigkeitstauscher des im Patent '833 beschriebenen Typs eingeschlossen werden.One antibacterial additive can be added to a fiber element To minimize mold problems, an active test material can be used to a low density fiber material and a polyethylene sheath / polypropylene core, that used in the production of a pregnancy test wick will be added become, and a fleeting Drug can enter a fiber heat and moisture exchangers of the type described in the '833 patent become.
Der Einschluss anderer Additive bei der Erzeugung von selbstkräuselnden Garnen, Bandkabeln oder anderen Faserprodukten ist dem Durchschnittsfachmann hinreichend bekannt oder offensichtlich. Das gleichmäßige Auftragen solcher Additive insbesondere während mit hoher Geschwindigkeit ablaufender kommerzieller Herstellungsprozesse und in Schichten oder Bahnen oder Fasermaterial in deren gesamten Bereich ist auf effiziente und kostengünstige Weise schwierig zu bewerkstelligen, besonders bei schmelzgeblasenen Bahnen.Of the Inclusion of other additives in the production of self-curling Yarns, ribbon cables or other fiber products is one of ordinary skill in the art well known or obvious. The uniform application such additives especially during high-speed commercial manufacturing processes and in layers or webs or fibrous material throughout their Area is difficult to manage efficiently and cost effectively, especially with meltblown webs.
Eine Eigenschaft schmelzgeblasener Fasermaterialien wie sie z. B. durch die oben erwähnten früher erteilten Patente erzeugt werden, ist die trockene Natur der Faseroberflächen. Das gleichmäßige Auftragen und Rückhalten von Additiven bei solchen Materialien ist besonders schwierig, weil Schmelzblasprozesse vom Stand der Technik nicht dazu in der Lage sind, eine Methodik zum Auftragen flüssiger Additive auf eine schmelzgeblasene Bahn bereitzustellen, während sie extrudiert oder ge sammelt wird. Überdies ist das Eindringen der Additive in den Kern von Bahnen oder Spinnbändern aus solchen trockenen Fasermaterialien zum Vorsehen einer gleichmäßigen Menge des Additivs im gesamten Endprodukt schwierig, insbesondere bei den hohen Geschwindigkeiten von kommerzieller Verarbeitungsausrüstung. Zur Sicherstellung eines gleichmäßigen Auftragens solcher Materialien waren sie vordem stark verdünnt, wie in einer wässrigen Lösung, und die Faserbahnen passierten eine geflutete Präparationsdüse, um die Fasern mit der Lösung zu tränken und dadurch die Bahn mit dem Additiv zu durchdringen. Die Nachteile eines solchen Verfahrens sind offensichtlich. Zuerst besteht die Notwendigkeit, eine verdünnte Lösung des Additivmaterials zu bilden, was nicht nur zu den Arbeitskosten beiträgt, sondern übermäßig viel Additiv erfordert, wodurch außerdem die Materialkosten ansteigen. Außerdem ist es nach der Tränkung der Bahn mit der verdünnten Additivlösung erforderlich, zur auf die Erzeugung folgenden Verarbeitung die überschüssige Flüssigkeit zu entfernen und das Material zu trocknen. Die Menge des aufgetragenen Additivs wird im Allgemeinen durch Wegblasen der unerwünschten Lösung mit einer Luftstripp-, Drucklufttrocken- oder Thermoofen-Vorrichtung kontrolliert. Wegen der Betriebsgeschwindigkeit ist es jedoch sehr schwierig, die resultierenden Einheiten beim Austreten aus einer Strippdüse oder Ähnlichem vollständig trocken zu bekommen. Auf diese Weise verarbeitete Einheiten fühlen sich gewöhnlich feucht an, wobei sie die auf die Erzeugung folgende Verarbeitung erheblich erschweren und zur unerwünschten Verschwendung von Additivmaterial beitragen. Außerdem kann die Erzeugung eines nassen Produkts zu bedeutenden nachgelagerten Problemen mit Schimmel oder anderem biologischen Wachstum führen, das sich im Produkt festsetzt.A property of meltblown fiber materials such as. Produced by the above-mentioned earlier issued patents, is the dry nature of the fiber surfaces. Uniform application and retention of additives to such materials is particularly difficult because prior art meltblowing processes are incapable of providing a methodology for applying liquid additives to a meltblown web as it is being extruded or gathered. Moreover, the penetration of the additives into the core of webs or slivers from such dry fiber materials is difficult to provide for a uniform amount of the additive throughout the final product, especially at the high speeds of commercial processing equipment. To ensure uniform application of such materials, they were previously heavily diluted, as in an aqueous solution, and the fibrous webs passed through a flooded preparation die to impregnate the fibers with the solution and thereby pass the web with the additive penetrate. The disadvantages of such a method are obvious. First, there is a need to form a dilute solution of the additive material, which not only adds to labor costs but requires an excessive amount of additive, which also increases material costs. In addition, after soaking the web with the diluted additive solution, it is necessary to remove the excess fluid and dry the material for processing following production. The amount of additive applied is generally controlled by blowing away the unwanted solution with an air-stripping, compressed-air drying or thermo-oven device. However, because of the operating speed, it is very difficult to get the resulting units completely dry on exiting a stripping nozzle or the like. Units processed in this manner tend to feel wet, significantly complicating the processing following production, and contributing to the undesirable waste of additive material. In addition, the production of a wet product can lead to significant downstream problems with mold or other biological growth that builds up in the product.
Zahlreiche Faserprodukte sind mit heißer Luft, gesättigtem Dampf oder anderen fluiden Heizmitteln thermisch verbindbar. Die Aktivierung der Verbindungsfähigkeit von plastifiziertem Zelluloseacetat erfolgt z. B. durch Dampfbehandlung bei der Erzeugung von herkömmlichen Tabakrauchfilterstäben und anderen porösen Elementen, in denen die Fasern an ihren Kontaktpunkten miteinander verbunden werden, um einen verschlungenen Zwischenweg für das dortige Hindurchströmen eines Fluids wie z. B. Tabakrauch bereitzustellen. Wie im Patent '766 beschrieben können ähnlich schmelzgeblasene Zweikomponentenfasern mit einem Polyethylenterephthalatmantel und einem Kern aus Polypropylen oder Ähnlichem in einen langen und dünnen, im Wesentlichen selbsttragenden porösen Stab umgewandelt werden, der zur Verwendung beispielsweise als Tintenvorratsbehälterelemente in einem Einschritt- oder Dauerprozess unterteilt werden kann, weil der Polyethylenterephthalatmantel die ungewöhnliche Eigenschaft besitzt, bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Kernmaterials eine Kristallisierung zu erfahren, und deshalb sind die Fasern mit erwärmtem Fluid thermisch verbindbar.numerous Fiber products are with hot air, saturated Steam or other fluid heating means thermally connectable. The Activation of connectivity of plasticized cellulose acetate z. B. by steam treatment in the production of conventional Tobacco smoke filter rods and other porous ones Elements in which the fibers are at their contact points with each other be connected to a meandering intermediate path for the local flow therethrough a fluid such. For example, to provide tobacco smoke. As described in the '766 patent, similarly meltblown Two-component fibers with a polyethylene terephthalate coat and a core of polypropylene or similar in a long and thin, be transformed into essentially self-supporting porous rod, for use, for example, as ink reservoir elements can be divided into a one-step or continuous process because the polyethylene terephthalate sheath has the unusual property at a temperature below the melting temperature of the core material to experience a crystallization, and therefore the fibers are with heated fluid thermally connectable.
Es wäre besonders wünschenswert, das gleichmäßige und schnelle Auftragen eines Additivmaterials während der Erzeugung eines beliebigen der oben besprochenen Faserprodukte zu ermöglichen, insbesondere in den Fällen, in denen eine Bahn aus feinen Fasern schmelzgeblasen und daher auf eine trockene Weise erzeugt wurde, die die Schwierigkeit beim Verarbeiten solcher Materialien beseitigt.It would be special desirable, the even and rapid application of an additive material during the production of any of the fiber products discussed above, especially in the cases in which a web of fine fibers is meltblown and therefore on a dry way was created which the difficulty in processing eliminated such materials.
AUFGABEN UND INHALT DER ERFINDUNGTASKS AND CONTENT OF THE INVENTION
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens und einer verbesserten Vorrichtung zum Einbringen eines Additivmaterials in eine Faserbahn, insbesondere um die Oberflächeneigenschaften der Fasern umzuwandeln oder zu verändern und um daraus Produkte mit vergleichbarer oder besserer Gleichmäßigkeit auf eine effizientere und kostengünstigere Weise zu erzeugen als es mit der Technologie vom Stand der Technik möglich ist.A The main object of the present invention is therefore to provide an improved method and apparatus for Introducing an additive material into a fibrous web, in particular around the surface properties fibers or convert them into products and products with comparable or better uniformity to a more efficient one and cheaper Way to produce it as with the technology of the prior art possible is.
Im Einklang mit dem Vorstehenden ist eine wichtige Aufgabe dieser Erfindung die Bereitstellung eines Systems, das das Auftragen von Additivmaterialien auf eine Weise ermöglicht, die nicht unbedingt eine Verdünnung erforderlich macht und die Notwendigkeit ausschließt, die Faserbahn mit Lösungen des Additivs zu fluten, was in der Erzeugung bedeutend trockenerer Einheiten ohne die Notwendigkeit von kostspieligem und ausgiebigem Luftstrippen oder Ähnlichem resultiert und dadurch die Nachbehandlung mit wenig oder keinem verschwendetem Additiv erleichtert.in the Consistent with the foregoing is an important object of this invention the provision of a system that allows the application of additive materials in a way that allows not necessarily a dilution necessary and precludes the need for Fiber web with solutions of the additive, causing much drier production Units without the need of expensive and extensive Air stripping or the like results and thereby the aftertreatment with little or no wasted additive.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist das Auftragen eines Additivmaterials auf eine polymerische Faserbahn, um die Oberflächeneigenschaften der Faser mittels des Heizmittels, das die Fasern zu einem Endprodukt verbindet, zu verändern. Genauer gesagt wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung bei Verwendung von Dampf zum Aktivieren der Verbindungseigenschaften der Fasern in einer Bahn das Additivmaterial während des Verbindungsschritts durch den Dampf in die Bahn getragen.A Another object of this invention is the application of an additive material on a polymeric fiber web to the surface properties of the fiber by means of the heating medium that joins the fibers into a final product, to change. More specifically, according to a preferred embodiment of this invention using steam to activate the bonding properties the fibers in a web the additive material during the bonding step carried by the steam in the train.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist die Breitstellung eines Verfahrens und von Mitteln zum Erzeugen von Faserelementen, die die Notwendigkeit der Additivsättigung durch verdünnte Lösungen und begleitender Trockentechniken, die vordem erforderlich waren, beseitigen. Im Einklang damit sieht die vorliegende Erfindung das Auftragen von Additiven unter Nutzung des das Verbinden der Faserelemente verursachenden Heizmittels, wie z. B. Dampf, als einen Träger für das Additiv vor, was die Verwendung unverdünnter Additivmaterialien ermöglicht und die Zufuhrraten und Kosten des Einspritzens von Additiven in das Fasermaterial und durch ausgiebiges thermisches Trocknen oder Luftstrippen entstehe Kosten bedeutend senkt.A Another object of this invention is the Breitstellung a method and means for producing fiber elements that obviate the need the additive saturation by dilute Solutions and remove any accompanying drying techniques that were previously required. Consistent with this, the present invention contemplates application of additives using the bonding of the fiber elements causing heating medium, such. Steam, as a carrier for the additive before, what the use undiluted Allows additive materials and the feed rates and costs of injecting additives into the fiber material and by extensive thermal drying or Air stripping costs significantly lower.
Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines einzigartigen Verfahrens und einer einzigartigen Vorrichtung zum Kontrollieren der Menge auf die Faserbahn aufgetragenen Additivs mittels eines Heizfluids wie z. B. Dampf, um eine dosierte Menge Additivmaterial aus einer Quelle desselben durch eine verstellbare Venturi-Baugruppe zu saugen und dann das Additiv zu einer Formdüse zu transportieren, wo das Heizfluid vollständig in das Fasermaterial eindringt und das Additiv in der gesamten Bahn gleichmäßig aufträgt, während es gleichzeitig die Fasern an ihren beabstandeten Kontaktpunkten miteinander verbindet.Another object of this invention is to provide a unique method and apparatus for controlling the amount of additive applied to the fibrous web by means of a heating fluid such. Steam to aspirate a metered amount of additive material from a source thereof through an adjustable venturi assembly and then to transport the additive to a die where the heating fluid completely penetrates the fiber material and uniformly deposits the additive throughout the web it simultaneously interconnects the fibers at their spaced contact points.
Zusammenfassend ist eine Haupt- und grundlegende Aufgabe dieser Erfindung das Kombinieren zweier früher unabhängiger Verarbeitungsfunktionen, nämlich das Auftragen von Additiv und das Erwärmen des Fasermaterials, um die Fasern an beabstandeten Kontaktpunkten miteinander zu verbinden und dabei ein kommerziell lebensfähigeres und wirtschaftlicheres Herstellungsverfahren und daraus resultierende Produkte mit gleichmäßigeren und besser vorhersagbaren Eigenschaften bereitzustellen.In summary It is a principal and fundamental object of this invention to combine two earlier independent Processing functions, namely the application of additive and the heating of the fiber material to connect the fibers at spaced contact points and a more commercially viable and economical one Manufacturing process and resulting products with more uniform and to provide more predictable properties.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und zahlreiche der begleitenden Vorteile dieser Erfindung erschließen sich Fachleuten leichter in Verbindung mit der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:These and other objects, features, and many of the attendant advantages of this invention professionals more easily in conjunction with the following detailed Description of the preferred embodiments with reference to the enclosed drawings. Show it:
Identische Bezugszeichen beziehen sich überall in den mehreren Ansichten der Zeichnungen auf gleiche Teile.identical Reference numerals refer everywhere in the several views of the drawings to like parts.
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und Ansprüche in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.Other and other objects, features and advantages of the invention with reference to the following description and claims taken in conjunction with the appended claims Drawings visible.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION THE PREFERRED EMBODIMENTS
Bei der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird der Klarheit willen von spezieller Terminologie Gebrauch gemacht. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, dass die Erfindung auf die speziellen so ausgewählten Bezeichnungen beschränkt ist, und es versteht sich, dass jede spezielle Bezeichnung alle technischen Entsprechungen beinhaltet, die auf eine ähnlich Weise wirken, um einen ähnlichen Zweck zu erfüllen.at the description of preferred embodiments of the invention For the sake of clarity, special terminology is used. However, it is not intended that the invention be limited to the specific ones so selected Designations limited is, and it is understood that every special designation is all technical equivalents, in a similar way work to a similar one Purpose to fulfill.
Wie oben erwähnt betreffen die vorliegenden erfinderischen Ideen allgemein das Auftragen eines Additivmaterials auf eine Faseroberfläche, um die Oberflächeneigenschaften der Fasern oder die Eigenschaften eines in vielen kommerziellen Umgebungen daraus gebildeten Produkts umzuwandeln oder zu verändern. Da jedoch eine spezielle kommerziell bedeutende Anwendung dieser Ideen in der Erzeugung von Tintenvorratsbehälterelementen besteht, wobei ein grenzflächenaktiver Stoff bzw. Tensid auf eine Faserbahn aufgetragen wird, um die Tintenhalte- und Abgabeeigenschaften der daraus erzeugten Produkte zu ändern, wird sich die folgende detaillierte Beschreibung auf die Verwendung des Verfahrens und der Mittel dieser Erfindung bei der Erzeugung von Tintenvorratsbehälterelementen für Markier- und Schreibinstrumente konzentrieren, die Zweikomponentenfasern mit einem Polyethylenterephthalatmantel/Polypropylenkern aufweisen, die durch einen Hochgeschwindigkeitsluftstrom schmelzgeblasen werden, wenn die Fasern aus den Spinndüsenöffnungen austreten und während sie noch geschmolzen sind. Techniken zur Erzeugung solcher Faserbahnen sind hinreichend bekannt aber besonders effektive, in hohem Maße gleichmäßige homogene Bahnen aus solchen Materialien können durch die im oben erwähnten Patent '181 beschriebenen Zweimodus- oder Mischfaserideen erzeugt und durch Dampf verbunden werden, um lange und dünne poröse Elemente zu formen, die in den Zylinder eines Stifts oder von Ähnlichem eingeschlossen und mit einer Tintenmenge gefüllt werden können, wenn sie abgekühlt sind.As mentioned above The present inventive ideas generally relate to application an additive material on a fiber surface to the surface properties the fibers or the properties of one in many commercial To transform or change environments from the resulting product. There however, a special commercially significant application of these ideas in the production of ink reservoir elements, wherein a surface active Substance or surfactant is applied to a fibrous web in order to and to change delivery characteristics of the products produced therefrom The following detailed description is based on the use of the Method and means of this invention in the production of Ink reservoir elements for marking and writing instruments, the two-component fibers having a polyethylene terephthalate sheath / polypropylene core, which are melt-blown by a high velocity air stream, if the fibers from the spinneret openings exit and while they are still melted. Techniques for producing such fibrous webs are well known but particularly effective, highly uniform homogeneous Webs of such materials can by the one mentioned in the above Patent '181 described two-mode or mixed fiber ideas and connected by steam to long and thin porous To form elements in the cylinder of a pen or the like can be enclosed and filled with an amount of ink when they chilled are.
Beispielhafte Verarbeitungsstraßen für die Bildung von Faserprodukten sind in vielen Patenten vom Stand der Technik zu sehen, z. B. in den oben angegebenen Patenten '766 und '181. Solche Verarbeitungsstraßen können eine herkömmliche Schmelzblas-Faserspinnvorrichtung aufweisen, die – falls das herzustellende Produkt ein Tintenvorratsbehälter ist – Einkomponentenfasern extrudieren kann, die aus Polyestern wie z. B. Poly ethylenterephthalat oder Zweikomponentenfasern, die einen Polyestermantel und einen Polypropylen- oder anderen Thermoplastkern aufweisen, geformt sind, wie in einem jeden der oben erwähnten Patente, die zum Extrudieren von Zweikomponentenfasern aus solchen Materialien, insbesondere dem Patent '766, ausgeführt sind, erwähnt.Exemplary processing lines for the formation of fiber products can be seen in many prior art patents, e.g. In the above-referenced '766 and' 181 patents. Such processing lines may be conventional Meltblown fiber spinning apparatus which, if the product to be manufactured is an ink reservoir, can extrude monocomponent fibers composed of polyesters such as e.g. For example, poly ethylene terephthalate or bicomponent fibers having a polyester shell and a polypropylene or other thermoplastic core are molded as mentioned in any of the aforementioned patents set forth for extruding bicomponent fibers of such materials, particularly the '766 patent ,
Werden die extrudierten Fasern schmelzgeblasen, so werden sie ungeachtet ihrer Art vorzugsweise durch einen Hochgeschwindigkeits-Luftstrom verfeinert, der die Erzeugung feiner Fasern in der Größenordnung von 12 Mikron oder weniger ermöglicht. Diese werden als ein bandartiges, nicht gewebtes Filamentbündel in der Form einer zufällig verstreuten, verwirrten Bahn oder eines zufällig verstreuten, verwirrten Vorgarns auf einem Förderband oder einer herkömmlichen mit einem Gitter bedeckten Unterdrucksammeltrommel oder anderen sich bewegenden Oberfläche, die die Faserbahn von mitgerissener Luft trennt, fortlaufend gesammelt, um die Weiterverarbeitung zu erleichtern.Become the extruded fibers are meltblown, they are ignored of their kind preferably refined by a high-speed airflow, the production of fine fibers in the order of 12 microns or less possible. These are called a ribbon-like, non-woven filament bundle in the form of a random scattered, confused path or a randomly scattered, confused Roving on a conveyor belt or a conventional one with a grid covered vacuum collection drum or other moving surface, which separates the fibrous web from entrained air, collected continuously, to facilitate the further processing.
Die Bahn wird dann durch mehrere Verarbeitungsstationen befördert, wobei sie im Allgemeinen eine Sammeldüse durchquert, die das Faserbündel seiner fertigen Größe näher bringt, um ein stabartiges Element zu erzeugen, das in eine Auftragungs- und Formdüse eintritt, wo die Fasern an ihren Kontaktpunkten durch Dampf oder Ähnliches miteinander verbunden werden, um ein Endloselement zu erzeugen, das durch eine Standardkühl- und -trockenstation transportiert wird. Dieser Prozess erzeugt einen relativ selbsttragenden hochporösen Faserstab, der zum Verpacken oder anschließenden Verwenden zu geeigneten Fertigproduktlängen geschnitten werden kann.The Web is then transported through several processing stations, wherein they generally have a collection nozzle crosses the fiber bundle of his bring finished size closer, to produce a rod-like element, which in a application and forming die occurs where the fibers at their points of contact by steam or the like be connected together to produce an endless element, this through a standard cooling and drying station is transported. This process creates a relative self-supporting highly porous Fiber rod suitable for packaging or subsequent use Finished product lengths can be cut.
Es versteht sich, dass die oben stehende Beschreibung einer Prozessstraße nur beispielhaft ist und nicht beabsichtigt ist, dass sie jedes einzelne Element enthält, das zum Behandeln be stimmter polymerischer Materialien bei der Bildung poröser Stäbe für verschiedene Anwendungen erforderlich sein kann.It It should be understood that the above description of a process line is exemplary only is and is not intended to be every single element contains the treatment of certain polymeric materials during formation porous Bars for different Applications may be required.
Eine
typische Dampfbehandlungs- und Formdüse zur Verwendung in einer
Prozessstraße des
beschriebenen Typs ist in
Wie
insbesondere in Bezug auf
Die Verwendung der Dampfansaug-Auftragsvorrichtung gemäß dieser Erfindung ermöglicht bei relativ niedrigen Förderraten das Auftragen unverdünnter fluider Additive auf eine schmelzgeblasene oder andere nicht gewebte Bahn oder ein Bandkabelbündel oder selbstkräuselnde Garne während oder vor dem Formvorgang. So erfüllt der Dampf oder ein anderes Heizfluid eine zweifache Funktion, wobei er das Additivmaterial zum und in das Faserbündel trägt, um das Additiv in einem im Wesentlichen trockenen Prozess gleichmäßig in das Endprodukt einzuschließen, und gleichzeitig die Fasern an ihren beabstandeten Kontaktpunkten miteinander verbindet. So vermeidet dieses System die Zeit und Kosten des Verdünnens des Additivmaterials, Hinzufügen desselben zum Faserbündel durch Fluten einer Düse mit hohen Volumenmengen verdünnter Additivlösung, um sicherzustellen, dass das Additiv in das Faserbündel eindringt, und dann den Versuch, die getränkten Fasern durch Luftstrippen oder auf eine andere Weise zu trocknen, wobei erhebliche Mengen Additiv verschwendet werden und das Formen des Endprodukts unnötigerweise verlangsamt wird.The Use of the Dampfansaug-applicator according to this Invention allows in relatively low production rates the application undiluted fluid additives on a meltblown or other nonwoven Train or a ribbon cable bundle or self-curling Yarns during or before the molding process. So fulfilled the steam or another heating fluid has a dual function, wherein he carries the additive material to and in the fiber bundle to the additive in a to include substantially dry process uniformly in the final product, and simultaneously interconnecting the fibers at their spaced contact points. So this system avoids the time and cost of diluting the Additive material, add the same to the fiber bundle by flooding a nozzle diluted with high volumes Additive solution to ensure that the additive penetrates into the fiber bundle, and then the try, the soaked To dry fibers by air stripping or otherwise with significant amounts of additive being wasted and molding of the final product unnecessarily is slowed down.
Aus
Die oben stehenden Beschreibungen und Zeichnungen sind nur als Veranschaulichung der Grundgedanken der Erfindung zu verstehen. Für den Fachmann werden sich ohne weiteres zahlreiche Anwendungen der vorliegenden Erfindung ergeben. Deshalb soll die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen oder den genauen Aufbau oder Betrieb der dargestellten und beschriebenen bevorzugten Vorrichtung beschränkt sein. Vielmehr kann von allen geeigneten Modifikationen und Entsprechungen Gebrauch gemacht werden, die in den Gültigkeitsbereich der Erfindung fallen.The The above descriptions and drawings are only for illustration to understand the basic idea of the invention. For the expert will be readily numerous applications of the present invention result. Therefore, the invention should not be limited to the preferred embodiments or the exact design or operation of the illustrated and described restricted preferred device be. Rather, it may be of all suitable modifications and equivalents Use is made within the scope of the invention fall.
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